Sequecing Batch Reactors

Os Sequencing Batch Reactors (SBR) são simples e compactos, nos quais a alimentação é efectuada de modo descontínuo. É um processo caracterizado por ciclos temporais, com o objectivo de simular o fluxo contínuo convencional dos sistemas de lamas activadas. De uma forma simples, um SBR é um tanque cuja operação é efectuada alternando diferentes fases, nomeadamente, enchimento, reacção (aeróbia, anóxica ou anaeróbia), decantação e descarga do efluente tratado (Goronszy et al, 2001). Como exemplo apresenta-se, Figura 3.7, um ciclo de operação de um SBR. Nestes reactores pode prever-se também uma fase inactiva cuja finalidade consiste no controlo da capacidade de um SBR (Goronszy et al, 2001).

Figura 3.7 – Configuração de um ciclo típico de um reactor SBR

Como todas as etapas de tratamento ocorrem num único reactor, não é necessária a utilização de decantadores secundários, para promover a separação da biomassa do efluente tratado, assim como são dispensáveis os equipamentos de recirculação de lamas. Apesar da área

ocupada pelo SBR poder ser superior à área ocupada por um tanque de arejamento convencional, a área total necessária para o tratamento biológico numa ETAR baseada na tecnologia SBR é bastante menor. Caso a afluência de água residual ultrapasse a capacidade do SBR, será necessário prever-se um tanque de equalização ou a construção de várias linhas paralelas de SBR, com ciclos de funcionamento alternados.

Este sistema biológico combina as vantagens de um sistema de lamas activadas convencional com as características de um sistema descontínuo. Tem as vantagens da introdução do efeito selector, bem como a possibilidade de remoção de nutrientes, funcionando globalmente como um sistema contínuo 24 horas sobre 24 horas:

(1) Efeito selector: o ciclo de funcionamento de cada reactor inclui as fases de enchimento, arejamento (parcialmente ou totalmente sobrepostas), sedimentação e descarga (parcialmente sobrepostas). Devido à elevada concentração inicial de substrato durante esta fase de alimentação favorece-se a absorção de substratos e nutrientes por parte de bactérias não-filamentosas (floculantes), inibindo-se a proliferação de bactérias filamentosas. Após a fase de enchimento, o substrato absorvido é oxidado com o arejamento. O processo global em que se alterna, em ciclos sucessivos, a fase de acumulação de substrato, com a fase de oxidação, pode ser comparada com a função de um selector externo, no qual elevadas cargas iniciais de substrato são obtidas num reactor independente em que a biomassa recirculada é misturada com as águas residuais afluentes em condições de elevada carga mássica. O presente efeito concorre, naturalmente, para a estabilidade e fiabilidade do tratamento biológico;

(2) Possibilidade de remoção de nutrientes: para além da remoção da fracção carbonácea das águas residuais, este sistema de tratamento biológico permite igualmente realizar a remoção de azoto, se se revelar necessário, caso as condições de afluência assim o permitam e minimizando o consumo energético associado ao arejamento. Com o objectivo de garantir a necessária eficiência de tratamento, o sistema de lamas activadas garante a ocorrência da nitrificação das águas residuais. O processo de desnitrificação é introduzido pela simples programação de fases anóxicas nos ciclos de funcionamento dos SBR (isto é, funcionamento dos agitadores submersíveis sem arejamento, durante a fase de enchimento e/ou fase originalmente dedicada a arejamento com tanque cheio), permitindo que a desnitrificação ocorra antes das fases de

sedimentação/descarga e com isso garantindo uma elevada qualidade do efluente final.

Pela elevada flexibilidade destes sistemas, a sua grande aplicação é efectuada em situações onde a área disponível para implantação da ETAR é limitada. Adicionalmente, é possível alterar facilmente os ciclos de funcionamento dos SBR, de modo a garantir a remoção de nutrientes, caso esta venha a ser necessário no futuro. A capacidade de fácil adaptação torna os SBR extremamente flexíveis, e para além disso, são sistemas bastante eficazes no tratamento de águas residuais, o que torna esta tecnologia bastante interessante do ponto de vista operacional e económico (EPA, 1999).

As principais vantagens associadas aos reactores SBR são as seguintes:

• A equalização, a decantação primária (em alguns casos), o tratamento biológico e a decantação secundária efectuam-se num único reactor (EPA, 1999);

• Permite um controlo e uma operação flexíveis (EPA, 1999); • Área de implantação reduzida (EPA, 1999);

• Menores custos de investimento, promovidos pela ausência de decantadores secundários e outros equipamentos (EPA, 1999);

• Podem ser operados como selectores, numa fase inicial do processo de tratamento, de modo a minimizar a potencial ocorrência de bulking (MetCalf e Eddy, 2003).

Como desvantagens, os sistemas SBR apresentam as seguintes (EPA, 1999):

• Requerem um nível de sofisticação mais elevado, quando comparado com sistemas convencionais, sobretudo a nível da programação e controlo dos ciclos de funcionamento, em ETAR de grandes dimensões;

• Maior exigência de manutenção (comparada com os sistemas convencionais) devido à utilização de sistemas mais sofisticados de controlo, interruptores automáticos e válvulas automáticas;

• Potencial descarga de flutuantes ou lamas que deviam decantar, durante a fase de recolha de efluente tratado;

• Potencial obstrução dos dispositivos de arejamento durante ciclos de operação específicos;

• Eventual necessidade de equalização da água residual tratada, dependendo dos processos de tratamento seguintes.

O sistema SBR é constituído por um tanque, um sistema de arejamento, mistura, recolha de efluente tratado e um sistema de controlo. As características centrais de um sistema SBR incluem uma unidade de controlo, interruptores e válvulas automáticas, que garantem a sequência e o tempo de operação das diferentes fases (Goronszy et al, 2001).

De modo a criar condições de mistura e arejamento, os sistemas mais frequentemente utilizados são os de arejamento por jacto, uma vez que garantem condições de mistura com ou sem arejamento simultâneo, contudo podem aplicar-se outros sistemas de arejamento como é o caso de arejamento de bolha fina (através de difusores) ou arejamento de superfície, dependendo da profundidade do tanque (Goronszy et al, 2001).

Os sistemas de recolha de efluente tratado podem ser fixos ou flutuantes. Estes últimos oferecem a vantagem de manter o orifício de entrada de água ligeiramente abaixo da superfície liquida, evitando o arraste de sólidos durante a fase de recolha de efluente tratado. Para além disso, este tipo de sistema de recolha de efluente permite uma maior flexibilidade de operação quando existem variações de nível, durante as fases de enchimento e de recolha de efluente tratado. Os sistemas fixos de recolha de efluente tratado são construídos no interior do tanque SBR, e podem ser usados se a etapa de sedimentação for prolongada. O prolongamento da etapa de sedimentação permite minimizar a possibilidade de arrastamento de lamas flutuantes com o efluente tratado. Em alguns casos, os sistemas fixos de recolha de efluente tratado têm menores custos de investimento, e permitem que o operador levante ou baixe o dispositivo de recolha de efluente tratado, consoante o nível do líquido dentro do SBR. No entanto, os sistemas fixos, não garantem a mesma flexibilidade que os sistemas flutuantes (EPA, 1999). A performance associada a um sistema SBR é em tudo semelhante à de um sistema de lamas activadas clássico, dependendo da concepção adoptada e dos critérios de dimensionamento. Ajustando o modo de operação do SBR, é possível obter uma boa remoção quer de matéria orgânica quer de nutrientes sobretudo de azoto.